Ротационный анализатор дисперсности пыли РАД-1

Метод основан на центробежной сепарации частиц пыли в процессе движения пылегазового потока по вращающе­муся ротору и определении массы осадка на различном расстоянии от начала проточного канала ротора. При по­мощи РАД-1 можно определять дисперсный состав пыли в интервале 1,5—100 мкм при температуре газа до 160°С и запыленности газового потока до 50 г/м³.

Ротационный анализатор относится к классу центри­фуг проточного типа. Пылегазовый поток просасывается по каналу вращающегося ротора. Под действием центро­бежных сил частицы пыли выделяются из потока и оседа­ют на стенке канала. Скорость движения частиц к стенке канала пропорциональна квадрату их диаметра. Следова­тельно, распределение массы осадка по длине ротора обусловлено дисперсным составом пыли. Исходя из распре­деления массы осадка по длине канала, рассчитывают дисперсный состав пыли. Для этого требуется знать гра­ничную длину l осаждения частиц различного размера. Значения l определяются по калибровочному графику, на котором по оси абсцисс откладываются значения гранично­го седиментацнонного диаметра частиц σ_s, а по оси орди­нат — значения длины канала ротора l. На значение σ_s оказывают также влияние частота вращения ротора, скорость движения запыленного потока по каналу ротора, а также плотность материала частиц и вязкость газа.

Общее количество осаждений в приборе пыли, отнесен­ное к объему прошедшего через ротор газа, дает величину запыленности потока.

Устройство прибора

Ротор анализатора со­стоит из двух коаксиальных трубок 1 и 2; кольцевая щель 3 между ними служит проточным каналом ротора. Ротор размещен в корпусе, состоящем из трубки 6, на концах которой укреплены передняя 7 и задняя 11 головки. В головках расположены подшипники 4 и 5, а также устрой­ства ввода и вывода потока газа из проточного канала. По оси передней головки посредством винтообразных на­правляющих фиксируется конус-обтекатель 7. В задней головке с помощью уплотнений 8 образуется герметичная камера 12, сообщающаяся через окна 9 и 10 в трубке 2 с проточным каналом ротора 3. Вращение ротора осущест­вляется ручной сверлильной электрической машиной ИЭ-1003А, подсоединенной к ротору с помощью переход­ной втулки. Частота вращения контролируется тахометром, вмонтированным в переходную втулку, а регулируется пу­тем изменения напряжения, подаваемого на электродвига­тель ротационного анализатора.

Пылегазовый поток по заборной трубке поступает в го­ловку и направляется в кольцевой канал, где ему сообща­ется вращательное движение. Пылевые частицы осаждают­ся на внутренней поверхности трубки. С целью удобства сбора пыли в проточный канал вставляется пылесборная трубка — набор цилиндриков из алюминиевой фольги. Не осевшая в канале пыль улавливается фильтром, присоеди­няемым к штуцеру 13.

Подготовка и проведение анализа в производственных условиях. Отбор пробы из пылегазового потока непосред­ственно в газоходе или воздуховоде проводят в точках, выбранных для измерения запыленности потока. Размеры анализатора позволяют вводить его в газоход через шту­цера, используемые для ввода пылезаборной трубки. Пе­ред отбором пробы исследуют поле скоростей в сечении га­зохода. Если скорость газа в каждой точке измерения от­личается от усредненной по сечению газохода скорости не более чем на 15% или отбираемая пыль тонкая (80— 90 % частиц меньше 5 мкм), то пробу можно отбирать из одной точки сечения (обычно по оси газохода). В других случаях дисперсный состав пыли определяют в каждой точке измерения, а за окончательный результат принима­ют усредненное значение.

Перед началом анализа пылесборные цилиндры анали­затора взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Затем взвешенные цилиндры соединяют так, чтобы получилась трубка; ее заворачивают в кальку и по­мещают в канал ротора. После этого наворачивают голов­ку 7. В фильтровальный патрон анализатора помещают фильтр типа АФА-ХА-18 при отборе газа с температурой до 130°С или набивку из стекловолокна, которая выдер­живает температуру до 250°С. Фильтр со стекловолокном доводится до постоянной массы высушиванием при 250 °С. Набивку уплотняют так, чтобы гидравлическое сопротив­ление фильтровального патрона при расходе газа 20 л/мин достигало 6—9 кПа. Патрон с фильтром взвешивают с точностью до 0,0001 г и помещают в фильтрующее уст­ройство анализатора, имеющее обогрев для предотвраще­ния возможной конденсации влаги.

Подготовленный к работе прибор проверяют на герме­тичность. Для этого прибор подключают через расходомер к побудителю тяги и создают расход газа через прибор 15—25 л/мин. При включенном роторе плотно закрывают входное отверстие заборной трубки анализатора. Если прибор герметичен, показание расходомера должно упасть до нуля. Если обнаружится подсос, следует сменить про­кладки и вновь проверить прибор на герметичность.

Время отбора пробы рассчитывают, исходя из условия, чтобы масса ныли, осажденной в трубке прибора, была в пределах 25—250 мг. Минимальная продолжительность отбора пробы пыли при ее содержании в газе от 0,1 до 50 г/м³ составит при этих условиях 20—25 с.

По формулам рассчитывают показания шкалы расходо­мера, исходя из условия, что расход газа через прибор во время анализа должен быть 20 л/мин. Отбор пробы пыли из газохода или воздуховода производят в следующей по­следовательности: определяют при помощи микроманомет­ра и пневмометрической трубки скорость газа в точке из­мерения по сечению газохода; подбирают наконечник с диаметром заборного отверстия, удовлетворяющим при заданном расходе газа через прибор условию изокинетичности; навинчивают на заборную трубку анализатора на­конечник, а трубку на головку прибора; устанавливают прибор в газоход, чтобы временно (до включения двига­теля ротора и побудителя тяги) устье наконечника было направлено по потоку газа; включают электрообогрев фильтра и прогревают фильтр в течение 15 мин; включают двигатель ротора, наблюдая за показанием микроампер­метра, регулируют скорость вращения 524 рад/с (частота 5000 мин^-1) и поддерживают ее постоянной; соединяют резиновой трубкой штуцер патрона фильтра через расходо­мер с побудителем тяги, и, регулируя зажим на резиновой трубке, устанавливают заданный расход газа; поворачива­ют прибор так, чтобы устье наконечника было направлено навстречу газовому потоку, и отмечают момент начала опыта по часам (минуты и секунды) или пускают в ход секундомер; поддерживают расход газа через прибор в те­чение отбора пробы постоянным.

По окончании опыта анализатор разворачивают так, чтобы устье наконечника было направлено по ходу газо­вого потока и, не выключая ротора и побудителя тяги, из­влекают анализатор из газохода. После укладывания ана­лизатора на горизонтальную плоскость последовательно выключают побудитель тяги и электропитание; отвинчива­ют головку анализатора и пинцетом вынимают пылесборную трубку. Во избежание ссыпания пыли с первого ци­линдра его помещают на лист тонкой фольги размером 40x60 мм. Трубку с осажденной на ней пылью и фильтру­ющий патрон помещают в специальный пенал. В таких пеналах пылесборные трубки с пылью транспортируются в лабораторию, где трубку разделяют на отдельные ци­линдрики; патрон и цилиндрики взвешивают с точностью до 0,0001 г. Результаты взвешиваний заносят в протокол и по полученным данным строят кривую накопления мас­сы осадка по длине канала ротора; по оси ординат откла­дывают суммарную массу осадка пыли в процентах, а по оси абсцисс — длину канала от начала его кромки в сан­тиметрах.

Дисперсный состав пыли устанавливают путем мате­матической обработки кривой накопления массы осадка. Седиментационные диаметры частиц определяют по ка­либровочному графику для соответствующих значений длины трубки.